橋梁防船撞發(fā)展及在山區(qū)河流橋梁中的應(yīng)用

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路和鐵路等交通需求日益增加，跨江和跨海大橋數(shù)量急劇增加，由此引發(fā)的船撞橋事故也隨之增加。由于事故的頻發(fā)，已經(jīng)造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，特別在我國(guó)長(zhǎng)江等河流的中下游、沿海及經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，橋梁防船撞研究受到越來(lái)越多的人重視。本文主要論述了橋梁防船撞的發(fā)展，以及在山區(qū)河流橋梁中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：橋梁防船撞；防撞理念；災(zāi)難性事故；防撞設(shè)施；山區(qū)河流

1 橋梁防船撞的必要性

在改革開(kāi)放的30年間，中國(guó)航運(yùn)迅速發(fā)展，由此引發(fā)船舶和橋梁急劇增加，因此船撞橋事故也頻繁發(fā)生。比如武漢大橋在建成50年間被撞75次。近幾年船舶與橋梁相撞事故造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，2007年6月，一艘載重1500t的運(yùn)沙船撞上佛湛線九江大橋，是得9人失蹤；2009年1月，17艘?guī)装賴嵉鸟g船隊(duì)，尾船撞上城西大橋拱肋，造成橋蹋的巨大經(jīng)濟(jì)損失；這樣的例子的頻繁發(fā)生，2011年12月，上海松江的油墩港橋被裝蹋，一度使得該河段段航，造成的經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的。為了避免船沉、橋毀、人亡的重大事故，除了在橋梁建設(shè)時(shí)要充分考慮，減少船撞事故發(fā)生的幾率外，還必須對(duì)已建和新建橋梁靠近航道的橋墩設(shè)置防撞裝置，以便在萬(wàn)一撞上時(shí)不致釀成災(zāi)難性事故。

2 橋梁防船撞的理念及防撞設(shè)施的發(fā)展

丹麥的弗賴德遜曾提出幾座當(dāng)代大橋的防撞設(shè)計(jì)理念，并且對(duì)22座大橋的防撞進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。陳國(guó)虞在前人的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)近幾年的實(shí)踐，提出5點(diǎn)橋梁防撞理念。即“橋隧比選、一跨過(guò)江（主槽無(wú)墩）、應(yīng)保盡保、交通管制、對(duì)只抗撞而不保護(hù)船舶和環(huán)境的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)予改進(jìn)”，這些橋梁防撞理念的推廣，對(duì)于減少船撞橋事故的發(fā)生有至關(guān)重要的作用。

由于船撞橋事故的頻發(fā)，許多研究者針對(duì)不同的情況設(shè)計(jì)了相應(yīng)的橋梁防撞設(shè)施，防撞設(shè)施分為主動(dòng)型橋梁防撞設(shè)施和被動(dòng)型橋梁防撞設(shè)施，主動(dòng)型防撞設(shè)施主要在橋梁設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，包括進(jìn)行合理勘定橋梁位置、選擇合適的橋型、配合原來(lái)的航道布置橋墩等等。而被動(dòng)型防撞設(shè)施有墩外防撞墩、人工島、彈塑性鋼圈、柔性防撞設(shè)施等。我國(guó)在1000年前橋梁便設(shè)有防撞設(shè)施，例如浙江富陽(yáng)恩波橋，為3孔石拱橋，水中兩墩上下游均設(shè)有分水尖；山西襄汾通惠橋，上下游均設(shè)有分水尖，以防流冰撞壞；浙江通濟(jì)橋，兩面修筑有8個(gè)防撞墩。目前，最受歡迎的防撞設(shè)施是上海海洋鋼結(jié)構(gòu)研究所歷時(shí)18年研究設(shè)計(jì)的黏滯性高耗能柔性防撞設(shè)施，經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)研究，達(dá)到柔性防撞設(shè)施的最高效果“三不壞”即船橋相撞時(shí)，船、橋和防撞設(shè)施三者都不壞。

3 山區(qū)河流橋梁防船撞情況

國(guó)家大力支持西部開(kāi)發(fā)，中西部山區(qū)河流上的橋梁數(shù)量急劇增加，但是天然情況下山區(qū)河流復(fù)雜多變，通航問(wèn)題較多，在洪水和枯水期，流量的變化使得水位變幅巨大，大比降水位落差導(dǎo)致水流條件的復(fù)雜，水流流態(tài)紊亂，與此同時(shí)，在山區(qū)河流中建設(shè)跨、臨江工程，比如建設(shè)橋梁，侵占了一定的通航水域和通航尺度，增加船舶的航行難度，極易誘發(fā)船撞橋的安全事故。同時(shí)，在工程施工時(shí)，需要占據(jù)較大部分通航水域，干擾船舶的航行。此外在“橋群”河段，橋梁間距減少，航行視距減小，在流態(tài)復(fù)雜的河段，極易發(fā)生事故。

因此，對(duì)于山區(qū)河流上的橋梁，尤其主槽中設(shè)有橋墩，橋墩應(yīng)該設(shè)置防撞設(shè)施。安慶鐵路大橋是一座雙線鐵路橋，投資很大，如果為了降低船撞風(fēng)險(xiǎn)，采用增大主跨的方法，橋墩向淺水方向移動(dòng)，這將大幅度增加投資，這種方案是很難實(shí)現(xiàn)的。因此希望防撞研究者在橋墩上增加一定的防撞設(shè)施之后，降低船撞風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)計(jì)算安慶鐵路長(zhǎng)江大橋受船舶撞擊風(fēng)險(xiǎn)最大的是3#，4#主墩，而對(duì)離主航道較遠(yuǎn)的輔助墩及邊墩而言，產(chǎn)生船撞風(fēng)險(xiǎn)的主要是船身較長(zhǎng)的駁船隊(duì)。主墩和輔助墩都需要設(shè)置了被動(dòng)防撞設(shè)施，并且采用能降低船撞力的防撞設(shè)施。

目前，我國(guó)山區(qū)河流中船撞風(fēng)險(xiǎn)較大的拱橋金沙江上較多，典型的有宜賓馬鳴溪大橋南門大橋和戎州大橋。重慶附近的合陽(yáng)嘉陵江大橋、菜園壩長(zhǎng)江大橋、萬(wàn)縣長(zhǎng)江公路大橋以及巫山的巫峽長(zhǎng)江大橋等。以上橋梁均位于長(zhǎng)江上游山區(qū)河流段，有的處于三峽常年庫(kù)區(qū)和變動(dòng)回水區(qū)內(nèi)。其中，位于萬(wàn)州的萬(wàn)縣長(zhǎng)江公路大橋問(wèn)題尤為突出。受河道條件、水庫(kù)水位變幅影響，船舶航行將出現(xiàn)以下特點(diǎn)：蓄水后河道加寬、水深增加、流速減緩，船舶航行條件較建庫(kù)前有較大改善。另一方面，（1）每年蓄水期、汛期以及消落期，河道條件和水流條件變化很大；（2）三峽調(diào)度導(dǎo)致的大水差變幅增加了船舶航行難度，需要有較長(zhǎng)時(shí)段的適應(yīng)期；（3）船舶的大型化發(fā)展趨勢(shì)使船舶動(dòng)力降低，操縱性變差；（4）部分航運(yùn)公司片面追求經(jīng)濟(jì)效益忽視交通安全，具有較大的船撞隱患。

4 小結(jié)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，對(duì)于橋梁防船撞研究非常重視，許多重要的橋梁都會(huì)進(jìn)行船撞研究。但對(duì)山區(qū)河流橋梁的有關(guān)調(diào)查表明，位于西部地區(qū)的橋梁95%以上都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)防撞的研究和設(shè)計(jì)，90%以上的橋梁均沒(méi)有配備防撞裝置。而重要的是，我國(guó)已進(jìn)行的橋梁防撞研究中，還未見(jiàn)到針對(duì)拱橋的研究成果，研究者和設(shè)計(jì)人員可加大這方面的試驗(yàn)和研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱海濤，陳國(guó)虞. 我國(guó)橋梁防船撞的回顧和展望 2013年中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)分會(huì)全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C] 126-131 人民交通出版社 2013 北京.

[2] 陳國(guó)虞.橋梁防船撞理念 國(guó)際船橋相撞及其防護(hù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C] 24-30 中國(guó)鐵道出版社 2014 北京.

[3] 陳明棟，陳明，陳國(guó)虞，等.安慶長(zhǎng)江鐵路大橋防船撞研究[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，28（2）：203-207.

[4] 陳國(guó)虞，王禮立. 船撞橋及其防御[M] 中國(guó)鐵道出版社 2006 北京.

[5] 邱大洪.工程水文學(xué)[M].4版 人民交通出版社 2011 北京.

[6] 陳明棟，陳明，林巧等.山區(qū)河流橋區(qū)通航條件和通航安全問(wèn)題研究[J]. 水運(yùn)工程，2009， （8）：84-88.

作者簡(jiǎn)介

魏彭林（1991-），男，山西霍州人，重慶交通大學(xué)，水利工程 研究生。